近(jìn)日,中國計量大學光電(diàn)學院和深圳大(dà)學物理與(yǔ)光(guāng)電工程學院、香港理工大學(xué)應用(yòng)物理學係開展合作,在智能光電材料與傳感技術領域取得重要進展。中國計量大學趙英傑在教授白功勳和徐時清的(de)共同指導(dǎo)下,在《先進功能材料》期刊上發表了題為《麵(miàn)向力-光能量轉換和傳感應用的(de)發光離子(zǐ)摻雜四(sì)元壓電光子學材料》的研(yán)究論文。
智能材料是一種能感知外部刺激,並且能夠做出響應(yīng)的新型功能材料,是支撐人工智能技術發展的重要基(jī)礎。特別是,智能發光材(cái)料在外部刺激下發光會發生改變,比如溫度、濕度、應力、pH、電場或磁(cí)場(chǎng)、光照(zhào)或化學物質等。這種光信號(hào)變化對於諸如光電傳感,生物(wù)檢測,信息防偽,數據存儲等應用至關重要。
其(qí)中,智能應力發光材(cái)料(liào)與普通發光材料具有(yǒu)顯著(zhe)不同(tóng),通過力的激勵能夠直接發(fā)光,是一類智能和清(qīng)潔的發光(guāng)材料。由於無需光照和通電,智能應力(lì)發光材料在清潔光源和(hé)可視化動態應力無源探測方麵具有獨特的優(yōu)勢。
針對高效能(néng)量轉換智能光學傳感材料的(de)發展需求,中國計量大學光電材料與器件研究(jiū)院設計開發了一係列激活離子摻雜(zá)的四元壓(yā)電半導體材料。基(jī)於晶體(tǐ)場與激活離子能級之間的耦合機製,將(jiāng)兩種發光離(lí)子(zǐ)同時引入壓電功能基質(zhì),構建受激電子躍遷的多路複用,成功(gōng)合成(chéng)了高效的(de)多模發光材料(liào)。係統地研究了新型智能發光(guāng)材料的光學性能,實現(xiàn)了紫外線輻射,近紅外激光激發和應力(lì)激勵的同時響應,並展現出不同的光學特性和優異的複現性。
該類智能(néng)發(fā)光(guāng)材料(liào)在應力的(de)作用下極為敏感,無需光照(zhào)和通電,約5N的手指(zhǐ)按壓力作用下,發光便(biàn)能(néng)達到肉眼可見的亮度。這種機械力與發光之間的直接能量轉(zhuǎn)換,在清潔光源和可視化動態應力無源探測、建築(zhù)物結構安全監測、機械部件的受(shòu)力(lì)應變分析、信息防偽、機器人(rén)等諸多領域具有獨特的應用前景(jǐng)。另外(wài),基於(yú)近紅外光激發上轉換發光實現了高靈敏度的溫度檢測。團隊研究表明,所開發智能發光材料在先進光學傳(chuán)感檢測中具有潛在應用價值,對於光電(diàn)子器件的功能(néng)化和集成化具有重(chóng)要意義。
該項課題研究得(dé)到了浙江省自然科學基金重點項目,國家自然(rán)科學基金麵上項目,國家(jiā)自然科學基金聯合基(jī)金重點項目以及國家重點研究發展計劃的(de)支持。